汽车无分电器点火系统的特性与故障的检测与维修

汽车无分电器点火系统的特性与故障的检测与维修

第一章点火系统的概述

1.1 点火系统的作用

点火系统是发动机在任何转速以及不同的负荷下，均能给点火系提供足量的电压，使火花塞能够产生足以点燃汽缸内混合气的火花，让气缸内的混合气得到最佳的燃烧效率。点火系的基本装置包含了电源、点火系统（电瓶）、点火触发装置、点火正时控制装置、高压产生器（点火线圈）、高压分电装置、高压导线以及火花塞。目前的汽车的点火提前装置则已经改由ECU(Electronic Control Unit)电脑控制，ECU收集发动机的转速、进气歧管压力和温度或者是空气流量、节气门位置、蓄电池电压、水温、爆震、曲轴位置等信号，最终计算出点火正时的提前角，在由ECU 发出点火信号，达到控制点火正时的目的。

1.2 电子点火系统的组成

1.2.1 点火开关

点火开关是用来控制仪表电路、点火系统的初级电路以及起动机继电器电路的开与闭的。

1.2.2 点火线圈

点火线圈相当于我们常说的自耦变压器，它是用来将蓄电池（发动机工作时是发电机）的供给的12V、24V的低压直流电压转变为15KV~20KV 的高压直流电压。

1.2.3 火花塞

火花塞由中心电极和侧电极组成，安装在发动机的燃烧室中，用来将点火线圈产生的高压电引入燃烧室，点燃燃烧室内的可燃混合气。火花塞的作用是把高压电引进缸内，在电极间产生的火花点燃气缸内的混合气。因为火花塞工作环境比较恶劣，要求火花塞有良好的机械强度，良好的耐热性能和良好的绝缘性能。火花塞对工作环境的温度有一定的要求，正常温度一般在500—700℃。这样火花塞才能把混合气充分点燃，温度高于800℃时，混合气一接触就会燃烧，称为触燃。火花塞工作温度在500℃以下时，混合气燃烧不充分，在火花塞电极形成积炭造成断火。

1.2.4 电源

电源是只提供点火系统工作时所需要的能量，由蓄电池和发电机两个构成，一般电压为12V。

1.2.5 缸线

缸线是传统点火系中必不可少的一部分，是点火线圈把其能量传给火花塞的介质。缸线大体上分为四部分。第一：是导电材料，第二：绝缘胶皮，第三：是点火线圈接头，第四：是火花塞接头。（还有一些缸线外面再包裹一层隔热材料，防止缸线被烧坏）缸线数目与发动机缸数相同，多为四缸，六缸，八缸，很少是三缸，十二缸，还有就是一些特殊车辆，缸数不定。随着科技发展，现在很多车已经没有了缸线，缸线和点火线圈做到了一起，每缸一个点火线圈，体积大大减小，为单缸独立点火提供了更加便利的条件。

1.2.6 传感器

节气门位置、蓄电池电压、水温、爆震、曲轴位置等信号、转速、进气歧管压力和温度或者是空气流量计等。

1.2.7 ECU

主要接受发动机的转速、进气歧管压力和温度或者是空气流量、节气门位置、蓄电池电压、水温、爆震、曲轴位置等信号，最终计算出点火正时的提前角，在由ECU发出点火信号，达到控制点火正时的目的。

1.3 点火系统的要求

点火系统应在发动机各种不同工况和使用条件下，保证可靠而准确地点燃混合气。为此，点火装置应满足下列三个基本要求：【1】产生足以击穿火花塞间隙的高电压

汽车在行驶中，发动机满载低速时需8-10KV的高电压，起动时

需要19KV正常点火一般均在15KV以上。为保证可靠点火，点火系统所能产生的最高电压必须总是高于火花塞的击穿电压，考虑各种不利因素的影响，通常对点火装置的设计能力为30KV。

【2】火花应具有足够的量

为使混合气点燃可靠，火花应具有一定的能量。发动机正常工作时，由于混合气压缩终了的温度已接近其自燃温度，因此所需的火花能量很小。传统的点火系统能发出15---50mJ的火花能量，足以点燃混合气。为了保障可靠的点火，一般应保证有50---80mJ的点火能量，起动时应大于100mJ的火花能量。

【3】点火时刻应适应发动机的工况变化

不同发动机有不同的最佳点火提前角，而且同一工况和不同使用条件下的最佳点火提前角也不同。音响最佳提前角的因素有；转速、负荷、汽油辛烷值、混合气成分和进气压力。为使发动机达到最大的输出功率，点火系统必须适应上述因素的变化，实现在不同工况的最佳点火。

第二章点火系统的特点

2.1点火提前角控制

点火提前角控制也称为点火正时控制。最佳点火提前角是指不仅要保证发动机的动力性、经济性达到最佳值，而且还必须使排气中有害物质的排放量达到最小。

最高燃烧压力出现在上止点后10度左右，发动机的输出功率最大。点火过早，易发生爆震；点火过晚，最高压力下降，做功少。

影响点火提前角的因素：

点火提前角用从火花塞电极间开始产生火花，到火花塞运行到上止

点这一段时间内曲轴所转过的角度。

点火提前角过小（即点火过迟），则燃烧将在气缸容积快速增大的情况下进行，从而使最高爆发压力下降，发动机输出功率下降，同时由于高温燃体与气缸壁接触面积增大，导致热损失增大，发动机过热，燃油耗增加。

点火提前角过大(即点火过早），则燃烧将在压缩行程中进行，活塞在到达压缩上止点前气缸内的压力已达到最大，对正在上行的活塞造成很大的阻力，这样不仅使发动机输出功率下降，燃油耗增加，还会引起爆震。

【1】发动机转速对最佳点火提前角的影响

发动机的转速越高，最佳点火提前角越大。如图所示，点火提前角应随发动机转速升高而增大。因为随发动机转速的提高，以秒计的燃烧过程所需时间缩短，但燃烧过程所占的曲轴转角增大，为保证发动机气缸内的最高压力出现在上止点后10°～15°的最佳位置，就必须适当提前点火(即增大点火提前角)。

【2】发动机负荷对点火提前角的影响

发动机负荷增大，最佳点火提前角应该减小。发动机的负荷调节是通过节气门进行的量调节，随负荷减小，进气管真空度增大，进气量减少，气缸内的温度和压力均降低，燃烧速度变慢，燃烧过程所占的曲轴转角增大，应适当增大点火提前角，如图所示；

【3】汽油辛烷值的影响

汽油的辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可越大，反之则越小。在有些发动机的ECU中存储了两张点火正时图，实际使用中，可根据使用的燃料不同进行选择，在出厂时一般开关设定在无铅优质汽油的位置。【4】其它影响因素

最佳点火提前角除应根据发动机的转速、负荷和燃料性质确定之外，还应考虑发动机燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却水温等因素。在传统点火中，当上述因素变化时，系统无法对点火提前角进行调整。当采用ESA系统时，发动机在各种工况和运行条件下，ECU